水力喷射压裂技术在薄层底水油藏中的应用

2012-11-02刘寒梅

延安大学学报（自然科学版） 2012年4期

何鹏，刘寒梅

(延长油田股份有限公司靖边采油厂，陕西靖边 718500)

1 概述

水力喷射压裂技术是1998年由Haliburton公司工程技术人员Surjaatmadja首先提出的水力喷射压裂思想和方法，哈利佰顿公司试验成功并应用于油气井压裂增产等措施［1］。2005年12月，长庆靖安油田进行水平井压裂试验，顺利完成3口井的压裂增产作业，该工艺在国内首次试验成功。目前，该技术已在全世界范围内被广泛应用［2］。

1.1 基本原理

水力喷射压裂是在高流速、高压下进行的，因此，重力的影响是可以忽略，Bernoulli方程可表示为:

由Bernoulli方程可知，流体通过喷射工具，油管中的高压能量被转换成动能，产生高速流体冲击岩石形成射孔通道，完成水力喷砂射孔［1］。高速流体的冲击作用在水力喷砂射孔孔道顶端产生微裂缝，降低了地层起裂压力。射流继续作用在喷射通道中形成增压。在环空中泵入流体增加环空压力，喷射流体增压和环空压力的叠加超过破裂压力、瞬间将射孔孔眼顶端处地层压破。环空流体在高速射流的带动下进入射孔通道和裂缝中，使裂缝得以充分扩展，从而能够得到较长的裂缝。

1.2 适用条件

(1)由于钻井液滤失、粘土膨胀或水泥浆侵害等因素影响，造成储层污染较重，表皮系数较高的油井;

(2)钻井过程中井眼冲蚀造成油层局部水泥环较厚，常规射孔枪不能或难以穿透水泥环的油井;

(3)容易造成水锥的油井，采用水力喷射射孔可以有效扩大井眼，控制底水上窜。

1.3 技术特点

(1)水力喷射压裂工艺技术的应用不会形成压实带污染，可以减小近井筒地带应力集中，有利于提高近井筒地带的渗透率;

(2)利用水力喷射定向射孔压裂，能够在井中准确造缝;

(3)利用水动力学原理将已经压裂的裂缝进行封隔，不需要封隔器及桥塞等机械隔离工具，可实现自动封隔，降低了工具砂埋或砂卡的作业风险和施工成本;

(4)适合于套管井、筛管井和裸眼井等多种完井方式，且可适用于直井、斜井和大斜度井，尤其是水平井的分段改造;

(5)一次管柱可进行多段压裂，施工周期短，有低储层伤害［3］;

(6)该工艺压井次数少，对储层伤害小，且施工程序简单，能够产生大的经济效益。

1.4 施工工艺

(1)选井、选层，确定水力喷射储层位置，对喷射压裂点进行确定;

(2)单层水力喷射压裂工具连接:多功能导向冲砂器+单流阀+水力喷射器+扶正器+油管+校深短接+油管至井口;要求准确丈量入井管柱长度，按设计位置下入工具;

(3)进行伽马及磁定位校深，通过伽马定位测井仪器和电缆深度，找到对应的储层，再用磁定位确定定位短接的深度，矫正水力喷射器的位置;

(4)通过井口短接调整水力喷射器位置，达到准确定位;

(5)进行水力喷砂射孔;

(6)关闭环空阀门，进行水力喷射压裂，待压开储层后进行油、套混注压裂，完成压裂施工。

2 现场应用

2.1 梁7－01井施工情况

梁7－01井为梁镇老庄油区的一口开发井，该井2009年8月投产，油层井段1288.5～1297.1 m，电阻率 33.2 Ω.m，渗透率 12.3 × 10－3μm2，油饱38.5%，解释油水同层，典型侏罗系延9底水油层。2011年对该井进行水力喷射压裂解堵，平均产油2.56 t/d，含水 18.6%。

2.2 梁45－01井施工情况

梁45－01为梁镇老庄油区的一口新投开发井，油层井段1277.5 ～1281.1 m，电阻率 28.1 Ω.m，渗透率12.6 ×10－3μm2，油饱 32.8%，解释油水同层，典型的侏罗系延9特薄底水油层。该井油层校深有效厚度只有1.2 m，油层厚度非常小，通过水力喷射压裂投产后，平均产油2.57 t/d，含水63.1%。